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科華數(shù)能:構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)多場景應(yīng)用助力電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行
日期:2023-11-09   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:sy_sunmengqian 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
近年來,在“雙碳”目標(biāo)驅(qū)動下,光伏、風(fēng)電等新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展提速,預(yù)計到2030年,我國光伏、風(fēng)電裝機規(guī)模將突破12億千瓦。從電力系統(tǒng)運行的角度來看,可再生能源的高滲透率導(dǎo)致新型電力系統(tǒng)面臨兩個主要挑戰(zhàn):一方面,太陽能和風(fēng)能發(fā)電的隨機性與波動性,導(dǎo)致用電需求高峰期時電力系統(tǒng)面臨平衡和資源充足性的挑戰(zhàn);另一方面,傳統(tǒng)的同步發(fā)電機被分布式電力電子裝備大量取代,也帶來低慣量的挑戰(zhàn)。

新型電力系統(tǒng)低慣量的挑戰(zhàn)亟需解決

傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)由許多同步發(fā)電機構(gòu)成,由于同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子具有轉(zhuǎn)動慣量與阻尼特性,在系統(tǒng)發(fā)生頻率事件時,提供或吸納多余的能量??迫A數(shù)能技術(shù)中心總經(jīng)理曾春保分析說,新能源大規(guī)模接入,擠占常規(guī)機組開機空間,系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量降低、調(diào)頻能力下降,給電力系統(tǒng)帶來一系列問題:

系統(tǒng)慣量降低,調(diào)頻能力下降,導(dǎo)致頻率變化加快、波動幅度增大、穩(wěn)態(tài)頻率偏差增大,頻率越限風(fēng)險增加。

無功支撐不足,新能源機組動態(tài)無功支撐能力較常規(guī)電源弱,隨著新能源占比快速提高,系統(tǒng)動態(tài)無功儲備及支撐能力急劇下降,系統(tǒng)電壓穩(wěn)定問題突出。

新能源高占比地區(qū)暫態(tài)過電壓嚴(yán)重,新能源大規(guī)模接入導(dǎo)致系統(tǒng)短路容量下降,電壓支撐能力降低,使暫態(tài)過電壓問題突出,可能超過設(shè)備耐受水平,造成新能源大規(guī)模脫網(wǎng)或設(shè)備損壞。

新能源大規(guī)模接入使功角穩(wěn)定特性復(fù)雜,新能源的控制方式、故障穿越策略、接入位置等都會影響系統(tǒng)功角穩(wěn)定;慣量下降導(dǎo)致穩(wěn)定問題時間尺度縮短,暫態(tài)過程加快,不確定性增加,影響電網(wǎng)穩(wěn)定。

寬頻振蕩現(xiàn)象相繼出現(xiàn)。基于電力電子裝置的新能源發(fā)電設(shè)備具有快速響應(yīng)的特性,在傳統(tǒng)同步電網(wǎng)以工頻為基礎(chǔ)的穩(wěn)定問題之外(功角穩(wěn)定、低頻振蕩等問題),出現(xiàn)了中頻帶、高頻帶的電力電子裝置涉網(wǎng)穩(wěn)定性問題。近年來,我國河北和新疆等風(fēng)電匯集地區(qū)相繼出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象。寬頻振蕩問題嚴(yán)重危害設(shè)備安全和電網(wǎng)運行安全。

科華數(shù)能構(gòu)網(wǎng)控制策略助力新型電力系統(tǒng)構(gòu)建

針對上述問題,目前國內(nèi)外學(xué)者提出了多種構(gòu)網(wǎng)控制策略,也是近幾年學(xué)術(shù)界基本達成一個共識,就是要把儲能變流器都改造成構(gòu)網(wǎng)變流器。當(dāng)前,我國包括西藏、新疆、青海等多地也提出,鼓勵按比例強制配置構(gòu)網(wǎng)型儲能變流器。2023年5月,西藏發(fā)改委首次提出風(fēng)電光伏新能源項目配套儲能需“加裝構(gòu)網(wǎng)型裝置”的要求。未來行業(yè)發(fā)展過程中,利用構(gòu)網(wǎng)型儲能來彌補“雙高”電網(wǎng)下系統(tǒng)的慣量降低,是新型儲能領(lǐng)域的長期技術(shù)發(fā)展趨勢,成為行業(yè)熱點,也是一種必然現(xiàn)象。

構(gòu)網(wǎng)型變流器是基于功率定向的電壓源。曾春保表示,在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)中引入構(gòu)網(wǎng)控制技術(shù),可以有效提升系統(tǒng)短路電流水平,提高系統(tǒng)強度;為系統(tǒng)提供阻尼和慣性,改善系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性;當(dāng)系統(tǒng)失步解列時快速響應(yīng),提升系統(tǒng)的第一搖擺周期穩(wěn)定性,主動支撐系統(tǒng)恢復(fù);削弱電力系統(tǒng)間諧波和不平衡電壓帶來的影響。

作為儲能行業(yè)龍頭企業(yè),科華數(shù)能是最早從事構(gòu)網(wǎng)型儲能研發(fā)設(shè)計的企業(yè)之一。據(jù)悉,早在2018年,科華就開始布局研究儲能系統(tǒng)的虛擬同步發(fā)電機控制策略,并在同年實現(xiàn)了儲能變流器電壓源模式并網(wǎng)。作為構(gòu)網(wǎng)控制策略的關(guān)鍵技術(shù)之一,虛擬同步發(fā)電機控制本質(zhì)是通過控制變流器產(chǎn)生基于功率定向的電壓源,從而獲得類似同步發(fā)電機一樣的運行特性。

2023年,科華數(shù)能在寧夏百MW級共享儲能項目開展構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)應(yīng)用,應(yīng)對寧夏弱網(wǎng)地區(qū)實現(xiàn)構(gòu)網(wǎng)型電力支撐,采用虛擬同步發(fā)電機技術(shù),可以通過復(fù)制同步電機的行為和性能來加強電網(wǎng),可以起到快速調(diào)頻調(diào)壓、增加慣量和短路容量、抑制寬頻震蕩等作用。提升新能源和新型儲能抗干擾、主動支撐等涉網(wǎng)能力,積極創(chuàng)新構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù),推動新能源從并網(wǎng)向構(gòu)網(wǎng)轉(zhuǎn)變。

構(gòu)網(wǎng)型儲能應(yīng)用——科華數(shù)能寧夏區(qū)域共享儲能項目

2022年,科華數(shù)能為伊拉克石油部、電力部提供光儲柴構(gòu)網(wǎng)型微網(wǎng)解決方案,系統(tǒng)采用構(gòu)網(wǎng)型儲能結(jié)合弱電網(wǎng)特征的光伏逆變器+柴發(fā)構(gòu)建微電網(wǎng)系統(tǒng)。此外,科華數(shù)能近年還在新疆油田、密克羅海島光儲柴微網(wǎng)等項目中驗證了其儲能產(chǎn)品的構(gòu)網(wǎng)技術(shù)性能。

科華數(shù)能伊拉克光儲柴充項目應(yīng)用構(gòu)網(wǎng)型儲能


2021年,采用構(gòu)網(wǎng)控制技術(shù)的科華數(shù)能PCS,在深圳熱電廠助力全國首個9E級機組實現(xiàn)黑啟動,現(xiàn)場所有PCS通過電壓源模式并機在帶載情況下完成2次同期調(diào)相、調(diào)壓,單次啟動完成2次不同母線的無縫切換。該技術(shù)路線填補了多項黑啟動領(lǐng)域的國內(nèi)空白,成為全球首例采用儲能系統(tǒng)實現(xiàn)9E級機組黑啟動的項目。

科華數(shù)能深圳南山電廠9E級機組黑啟動項目應(yīng)用構(gòu)網(wǎng)型支撐能力

在新能源發(fā)電側(cè)配儲領(lǐng)域,構(gòu)網(wǎng)型儲能主要提升了系統(tǒng)慣量、增強了頻率與電壓支撐能力、控制短路容量和改善電網(wǎng)阻尼特性等特性,用于實現(xiàn)對電網(wǎng)的支撐。隨著儲能技術(shù)快速發(fā)展,科華數(shù)能始終牢牢把握客戶價值訴求,引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展趨勢,持續(xù)開展技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)。

曾春保表示,科華數(shù)能還將對平抑新能源發(fā)電波動、提升系統(tǒng)慣量、增強頻率與電壓支撐能力、控制短路容量和改善電網(wǎng)阻尼特性等技術(shù)的有效性進行驗證與試點,通過工程實踐的經(jīng)驗積累夯實該項技術(shù)的應(yīng)用基座,提升科華數(shù)能儲能產(chǎn)品的技術(shù)實力,加速構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)的全面應(yīng)用,在實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的道路上,為構(gòu)建更加穩(wěn)定的電網(wǎng)貢獻力量。 

原標(biāo)題:科華數(shù)能:構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)多場景應(yīng)用助力電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行
 
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來源:中國能源網(wǎng)
 
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